一個研究小組在技術(shù)，美國喬治亞理工學(xué)院直樹Fukata，在日本國際交流中心材料Nanoarchitectonics（MANA），國家材料科學(xué)研究所（NIMS），納米半導(dǎo)體材料集團的領(lǐng)導(dǎo)者，一個研究小組的帶領(lǐng)下，通過形成于金屬基板由硅（Si）的納米顆粒 - 金屬復(fù)合材料的聯(lián)合開發(fā)為鋰（Li） - 離子可充電電池的陽極材料。所得的陽極材料具有高的能力幾乎兩倍高常規(guī)材料和長的循環(huán)壽命。這些結(jié)果將導(dǎo)致更高的容量，更長壽命的負極材料的鋰離子充電電池的開發(fā)。

目前，基于碳的材料被用作陽極為鋰離子可充電電池，其容量是高達370毫安/克 從理論上講，它們的能力可以提高10倍以上4200毫安/克，提供純硅被用作陽極材料。然而，純硅是高度可擴展的，三 至四次（體積），其中鋰離子被結(jié)合到它的過程中。由于這種特性，純硅負極材料是容易產(chǎn)生裂紋作為大量的應(yīng)力在反復(fù)充放電循環(huán)被適用于他們，因此批量使用純硅作為陽極材料嚴重縮短電池的循 環(huán)壽命。因此，純硅沒有被使用，直到最近。
聯(lián)合研究小組形成在金屬基材的一維鍺（Ge）納米線和使用該納米線作為基材層，然后在納米結(jié)構(gòu)的Si-金屬復(fù)合材料。所形成的納米結(jié)構(gòu)化材料的特征在于現(xiàn)有的約幾十納米內(nèi)聚集的納米粒子到幾百納米眾多空腔。也有一些在Si-金屬復(fù)合材料和Ge的納米結(jié)構(gòu)（圖1）之間存在較大的空腔。另一個特征是，該材料不僅包括純硅而且金屬原子（主要是鐵），其自發(fā)地從襯底經(jīng)由底層鍺納米結(jié)構(gòu)提供和摻入到生長Si材料，形成硅 - 金屬復(fù)合材料。
根據(jù)對制成樣品的充放電特性的評價，研究組證實，新陽極材料的容量為當前的陽極材料的大約兩倍的容量，并且其循環(huán)壽命也延長比常規(guī)材料。
新材料能夠提高鋰離子二次電池陽極的兩個容量和壽命。該研究小組通過創(chuàng)建在所述材料內(nèi)部的空腔，它作為緩沖空間，以吸收由純硅的膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力達到這些功能，并且通過調(diào)節(jié)Si和金屬元素中的Si類納米結(jié)構(gòu)體的組合物。

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